阿里雲HPC助力新制造 | 上汽仿真計算雲SSCC

摘要： 據瞭解，藉助阿里雲，上汽乘用車實現了工程開發仿真能力升級，仿真計算效率提高了25%，使工程開發人員更加專一於產品設計和性能優化，打造出世界級產品的高品質。今年北京車展上全球首秀的概念車MG X-Motion，其量產車的卓越整車性能正是通過上汽仿真計算雲平臺反覆驗證和優化的。

       隨着上汽集團與阿里雲的合做開展，阿里雲各項技術逐步深刻到上汽汽車研發領域的核心業務實現落地。其中上海汽車集團股份有限公司乘用車分公司（如下簡稱上汽乘用車）與阿里雲共建的仿真計算混合雲就是新制造產業升級的典型表明項目。

       上汽乘用車做爲上汽集團全資子公司，承擔着上汽自主品牌汽車的研發、製造與銷售，擁有榮威、MG兩大品牌，上海、南京和英國三地技術研發中心，上海臨港、南京浦口和英國長橋三個製造基地。伴隨上汽乘用車的市場表現強勁，車型研發工做也在持續加速升級，而爲工程仿真服務的的計算資源供應開始遠遠落後於現實需求，具體表現爲：

【研發需求強烈】

當前CAE仿真計算已經承擔很是重要的任務，廣泛出現計算任務工況多、規模大、時間緊的狀況，迫切須要快速獲取高性能計算資源；

【資源迭代滯後】

當前上汽乘用車建設的本地HPC集羣雖然經歷屢次擴建，可是硬件資源嚴重老化，硬件資源故障率居高不下，計算性能難以知足業務需求，且資源更新迭代速度緩慢，嚴重影響仿真研發業務進度；

【 用戶體驗欠佳】

仿真研發人員一直保留着傳統的HPC計算中心操做方式，線下先後處理與到線上求解計算，流程割裂，數據挪動頻繁，亟需建設高沉浸、全業務、CAE仿真分析在線服務平臺。

針對以上問題，2017年末上汽乘用車攜手阿里雲、泛雲科技建設業內首個IaaS混合型工業仿真計算服務平臺——上汽仿真計算雲SSCC（SAIC Simulation Computing Cloud），並於2018年初成功上線，再度驗證了雲計算模式在工業研發領域的彈性、快速與高效！  

       上汽仿真計算雲主要由阿里雲公共雲集羣和上汽乘用車自建集羣兩大部分組成，同時經過高速專線實現了數據互通和計算資源的聯合調度，其中阿里雲公共雲集羣主要提供瞭如下計算資源：

【HPC計算集羣】HPC集羣計算節點由超級計算集羣scch5實例組成。SCC與彈性裸金屬（神龍）服務器一脈相承，既提供了雲計算的成熟管控、彈性資源優點，又達到了物理機的性能，並在此之上加入高速RDMA互聯支持，大幅提高網絡性能，顯著提升大規模集羣加速比。

【NAS共享文件存儲】NAS做爲雲上數據流的共享交通樞紐，不管是用戶提交的做業輸入，做業求解結果，後處理輸入數據，都經由NAS中轉使得VPC內全部計算資源能夠同時訪問數據，NASplus還打通了Windows/Linux跨平臺共享數據訪問，知足常見企業業務場景。NAS結合阿里雲飛天盤古2.0最新技術，提供了高聚合帶寬，徹底知足CAE軟件的I/O性能需求，並經過多備份等手段提供了10個9的數據可用性。隨着業務規模增加，還能夠根據需求升級爲CPFS分佈式文件系統提供極致I/O性能。

【圖形處理集羣】採用Pascal架構的Nvidia Tesla系列企業級GPU，在提供高可用性的同時，確保在多用戶登陸使用圖形服務器時仍能生成流暢的演示動畫，快速完成模型渲染等工做，保障前/後處理工做流的完整性、可靠性。

  

數據顯示，平均天天500多個碰撞分析、結構剛度分析、流體分析、NVH分析等多學科仿真計算做業在上汽仿真計算雲平臺上完成，模擬了整車、發動機數百種工況。因爲阿里雲超級計算集羣帶來的性能提高，相對本地集羣節約了計算求解時間，用戶做業排隊時間也明顯縮短，工程師能夠在工做時間段作更多的模型調整，提高工做效率。另外做業數據絕大部分在阿里雲公共雲集羣閉環流動，大大減輕了本地存儲的壓力，更多歷史工程數據得以保留，爲工程師作多方案對比分析提供了極大幫助。據瞭解，藉助阿里雲，上汽乘用車實現了工程開發仿真能力升級，仿真計算效率提高了25%，使工程開發人員更加專一於產品設計和性能優化，打造出世界級產品的高品質。今年北京車展上全球首秀的概念車MG X-Motion，其量產車的卓越整車性能正是通過上汽仿真計算雲平臺反覆驗證和優化的。

上汽乘用車數據及信息系統部工程應用支持高級經理尤靜表示，阿里雲與上汽自建HPC集羣，性能表現卓越、資源彈性伸縮，大大緩解了研發需求的壓力，很好地保障了工程開發進度。數據及信息系統部基礎設施總監強斌也表示，阿里雲公共雲管控模式成熟，安全性符合上汽相關規範，資源開通靈活，節約了自建集羣的資源投入和人力成本。據瞭解，混合雲技術的應用，有效推進了上汽乘用車技術中心的全球化數字研發發展進程，符合上汽乘用車產品國際化的研發思惟；同時這種高效合做的模式，能夠快速擴展到產品研發的完整業務鏈，助力上汽乘用車向終端市場快速推出符合上汽「新四化」——電動化、智能網聯化、共享化、國際化發展方向的汽車產品和出行服務。

阿里雲EHPC技術特色

綜合IaaS/PaaS/SaaS各方面的創新，上汽仿真計算雲表現出如下幾方面的技術優點：

第一，性能優越

   *HPC計算節點性能強勁，採用Intel Xeon Gold 6149 CPU，最新第五代Skylake架構帶來更卓越的計算性能；

   *先進高性能網；絡架構，RoCE 2 × 25 Gbps 互聯，低延遲高帶寬，大幅提高加速比；

   *NASplus/CPFS共享存儲提供聚合帶寬，知足絕大多數CAE場景需求，還可升級至CPFS文件系統；

集羣總體性能處於國際領先地位

 第二，SLA保證

       公共雲完善穩定的管控系統及宕機遷移等響應手段，保障了單個計算節點99.95%的可用性，確保CAE仿真計算業務的連續性。 

第三，混合雲架構

   *雲上VPC與本地集羣經過高速通道（專線）打通成爲獨立子網，確保數據安全互通。

   *雲上計算資源無縫接入本地license、調度器及SaaS等。

   *出現超出規劃的計算資源需求（如緊急項目），臨時增長公共雲資源是最佳應對手段

第四，自動伸縮（*E-HPC支持）

       在合理設置集羣負載閾值的前提下，自動伸縮功能既可最大限度地節省公共雲資源花銷，又能在高峯期消化負荷，保障CAE仿真計算求解業務順利運做。

第五，快速POC

       直接在阿里雲控制檯操做公共雲資源開通，分鐘級交付整個集羣，便可開展測試。無需等待採購或數據中心機房規劃/安裝部署等瑣碎問題。

       POC進行時，能夠選擇臨時開通超過正式環境規劃的資源量，加快CAE應用驗證流程

第六，Linux/Windows數據共享互通

       NASplus提供了業界領先的NAS同時以NFS協議掛載到Linux/Windows上的重要功能，使得用戶能夠在使用熟悉的Windows操做界面進行交互式後處理操做的時候，可以直接讀取共享存儲中的求解計算結果。

第七，彈性容量的數據閉環

       用戶上傳做業輸入數據後，求解計算後的結果數據寫入NAS後便可進入使用雲上圖形服務器的後處理，造成數據閉環，安全可靠。如無特殊狀況無需下載回本地。

       另外一方面，即便數據用量已超過規劃量（好比超出購買的容量包），公共雲NAS的10PB存儲上限可徹底確保數據正常寫入，求解計算幾乎不受存儲空間限制，充分保障了業務連續性

第八，完善的賬號管理使能協同開發

       客戶能夠經過RAM受權子賬號只讀權限的方式，讓合做夥伴登陸雲上機器進行軟件維護，錯誤排查/分析等，無需長途奔波到現場。共享後臺VNC連接也大大方便了多方討論合做。 

第九，完備的SaaS服務能力

平臺內置集羣計算、虛擬應用兩類IaaS資源入口，並根據工程軟件的應用特色進行統一的部署、集成、調度及監控，能夠提供CAD、CAE等工程軟件在線服務：

交互類應用：HyperWorks, EnSight, Converge Studio, Star-CCM+, Fluent, MSC.Admas，Abaqus，NCode

計算類應用：LS-Dyna, Converge, Star-CCM+, Fluent, MSC.Nastran, NX.Nastran, MSC.Admas, NCode, OptiStruct, Abaqus, Star-CD, iSight

 

第十，精細化業務調度能力

    基於上汽乘用車本地HPC集羣、阿里雲的資源差別性，結合用戶數據存儲一致性需求，平臺設計並實現了精細化的仿真計算業務調度能力，包括並不只限於：

1.資源配額調劑。平臺基於部門、項目組屬性進行固定資源、公共資源配額約束，既可保障部門、項目組的剛性計算需求，亦可知足企業層面的彈性資源調度要求；

2.IaaS資源統一調度。平臺經過設備分組策略，將本地HPC設備、阿里雲集羣實例進行統一調度，既可保證單一算例的高效並行效率，也可爲海量任務提供資源快速調度；

3.用戶數據統一視圖。平臺可同時管理本地存儲與阿里雲存儲，爲了保障用戶數據管理體驗，特別設計並實現了用戶數據統一視圖，CAE數據可與臨近資源節點智能匹配併發起計算或交互；

4.閒時搶佔調度策略。平臺針對用戶計算業務場景，特別設計並實現了閒時搶佔調度策略，在規定時段可突破預約資源配額約束，最大化利用計算資源；

5.許可證高級調度機制。平臺針對工業軟件許可證特色，設計並實現了一系列高級調度機制，能夠爲設備節點組、用戶組進行許可證資源預留控制。

上汽仿真計算雲SSCC (是國內首個投入實際生產的CAE仿真計算混合雲，可爲數百人的仿真分析團隊提供在線服務，月均完成仿真計算任務達到上萬例。

回顧項目歷程，同時展望中國工業自主研發的將來征程，上汽仿真計算雲SSCC將會成爲雲計算實踐的一個重要里程碑事件，爲中國企業揭示智慧工業研發雲的真實能力與巨大價值：

上汽集團已建成計算資源彈性供應體系與靈活管控機制，實現了精細化的研發資源管理、安全可靠的核心研發數據閉環生產，必將徹底釋放智慧研發創造力，進一步提高核心研發生產效率； 阿里雲正在爲中國智造提供全面、高效的計算引擎服務，在工業仿真計算領域實現了不可估量的價值。

原文連接

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